Próbny egzamin maturalny Fizyka. Poziom rozszerzony grudzień 2024. Zadanie 3.1.

Zadanie 3.

Walec W toczy się po poziomym płaskim podłożu wzdłuż osi x. Walec jest rozpędzany przez cienką linkę nawiniętą na jego powierzchnię boczną, która to linka jest ciągnięta ze stałą poziomą siłą F (zobacz rysunek 1.). 

Moment bezwładności walca względem jego osi symetrii przechodzącej przez środek masy walca jest równy:

I₀=1/2 m R²

gdzie m jest masą walca, R jest promieniem walca.

Do analizy zagadnienia przyjmij model zjawiska, w którym:

• walec toczył się bez poślizgu
• w kierunku poziomym na walec działały tylko stała siła tarcia statycznego T oraz siła F
• siła tarcia T między walcem a podłożem nie osiągnęła wartości maksymalnej
• pomijamy inne (tzn. oprócz tarcia statycznego) opory ruchu
• ruch walca rozpatrujemy w inercjalnym układzie odniesienia związanym z podłożem, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym
• pomijamy masę linki.

Zadanie 3.1

W pewnej chwili t środek masy S walca W osiągnął prędkość o wartości v_S=2,5 m/s.

Na rysunku 2. oznaczono punkty i na powierzchni walca w chwili (odcinek jest pionowy, a odcinek jest poziomy). 

Wpisz w wykropkowane miejsca poniżej wartości prędkości punktu A i punktu  B walca względem podłoża.

v_A=......... m/s

v_B=......... m/s